Lợi ích của tia gamma được thấy rõ ràng nhất trong lĩnh vực y tế, nơi chúng được sử dụng để điều trị ung thư và khối u. Một công nghệ được gọi là dao tia gamma sử dụng chùm tia gamma tập trung để nhắm mục tiêu và tiêu diệt các tế bào ung thư.
Tia gamma cũng được sử dụng trong chụp PET và quét xương để phát hiện khối u ác tính. Nhân viên y tế sử dụng một đồng vị của coban gọi là coban 60 làm nguồn phát ra các tia gamma này. Tia gamma cũng được sử dụng trong nồi hấp để khử trùng dụng cụ y tế.
Những tia năng lượng cao này cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm để chiếu xạ thực phẩm. Chiếu xạ tiêu diệt vi khuẩn và mầm bệnh, đồng thời giữ cho trái cây và rau củ tươi lâu hơn bằng cách làm gián đoạn quá trình chín hoặc nảy mầm.
Tia gamma cũng được sử dụng để kiểm tra các vết nứt và sự không hoàn hảo của vật đúc mà mắt người không thể nhìn thấy. Ngành công nghiệp trang sức cũng sử dụng tia gamma. Việc ứng dụng tia gamma vào topaz trắng làm thay đổi nó thành topaz xanh lam.
Tia gamma phổ biến trong không gian vũ trụ và được tạo ra bởi các vật thể rất nóng, chẳng hạn như sao neutron và các khu vực xung quanh lỗ đen. Các nhà khoa học sử dụng tia gamma phát ra từ hạt nhân của các nguyên tố được tìm thấy trên các hành tinh để xác định vật chất tạo nên hành tinh.
